Основні дефекти зварних швів і їх причини

Дефектами зварних швів називаються різні відхилення від вимог креслення і технічних умов, що погіршують якість зварного з'єднання: його механічні властивості, суцільність, герметичність та ін. Причинами дефектів можуть бути незадовільна зварюваність металу, погана якість електродів, покриттів і флюсів, неправильні технологія і режим зварювання, недостатня кваліфікація зварника та ін. За місцем розташування в шві дефекти можуть бути зовнішніми і внутрішніми.

Ступінь впливу дефектів на міцність виробу залежить від їх форми, глибини і розташування по відношенню до діючих зусиллям. Найбільш небезпечні витягнуті дефекти з гострими обрисами, менш небезпечні - дефекти округлої форми. Чим більше глибина дефекту, тим сильніше його вплив на міцність з'єднання. У відповідальних конструкціях неприпустимі дефекти, глибина яких перевищує 5-10% товщини основного металу. Дефекти, розташовані перпендикулярно розтягуючому зусиллю, більш небезпечні, ніж розташовані паралельно або під невеликим кутом до головної дієвої зусиллю. Тому саме негативний вплив на міцність зварних з'єднань надають, наприклад, такі дефекти, як тріщини, розташовані по осі шва, і вузькі, глибокі непровари.

Зовнішні дефекти. Відхилення по ширині і висоті швів. Причинами дефекту є:

1) незадовільна підготовка і підгонка кромок, внаслідок чого відстані між ними виходять різними і розширення доводиться заповнювати наплавленим металом;

2) нерівномірне переміщення електрода, пальники і дроту, внаслідок чого висота і ширина шва змінюються по довжині;

3) недотримання встановленого режиму зварювання.

Шви з подібним дефектом мають поганий зовнішній вигляд; нерівномірний розподіл і усадка наплавленого металу шва можуть викликати деформації і напруги. Виявляється дефект зовнішнім оглядом і перевіркою шва шаблоном; відхилення можуть усуватися зачисткою з підваркою шва і зрубуванням надлишку металу.

Появи тріщин сприяють такі дефекти, як пори, непровари, включення шлаку і т. П. Тріщини з'являються також при кристалізації металу в процесі зварювання. Можливість утворення тріщин тим більше, чим гірше зварюється даний метал. Ділянки швів з тріщинами повністю вирубують або видаляють поверхневої кисневої (або повітряно-дугового) різкою і заварюють знову. Стики трубопроводів, що мають тріщини довжиною більше 100 мм, повністю вирізують, і труби заново зварюють.

Підрізи - зменшення товщини основного металу в місці переходу до наплавленого (рис. 196, в, г). Цей дефект виникає при зварюванні надмірно великим струмом або пальником великої потужності. У місці підрізу міцність зварного з'єднання знижується, так як підрізи служать місцем концентрації напруг. Підрізи усувають додатковою зачисткою і заваркою.

Незаплавлених поглиблення (кратери), залишки шлаку та нерівна поверхня шва є наслідком недостатньої кваліфікації зварника або недбалого виконання зварювання. Шви з великою кількістю таких дефектів володіють зниженою міцністю, тому дефектні ділянки слід вирубувати або вирізати до основного металу і заварювати знову.

Напливи (рис. 196, і, к) утворюються при занадто швидкому плавленні електрода і натікання рідкого металу на недостатньо нагріту поверхню основного металу. Напливи можуть бути розташовані в окремих місцях або мати велику протяжність і супроводжуватися непроваром основного металу. Напливи необхідно зрубати або вирізати і перевіряти, чи немає в цьому місці непровару.

Внутрішні дефекти. Пори утворюються внаслідок поглинання розплавленим металом водню, окису вуглецю та ін. Які не встигають виділитися при застиганні металу і залишаються в ньому у вигляді газових бульбашок. Основною причиною появи пір є вологість електродного покриття або неправильне регулювання полум'я пальника. Пори можуть з'являтися також в результаті невідповідності хімічного складу присадочного і основного металу, наявності окалини і іржі на зварюваних кромках, викришування краплеподібних включень металу і шлаків. Пори роблять шов проникним для газів і рідин. Пористі шви при газовому зварюванні ущільнюють проковуванням при відповідній температурі нагріву.

Якщо пори виходять на поверхню шва, їх можна виявити за допомогою лупи. Для виявлення внутрішніх пір виріб відчувають під тиском водою, стисненим повітрям, змочуванням гасом або просвічуванням рентгенівським або гамма-променями.

Якщо шов повинен бути щільним, то пористі ділянки вирубують до основного металу і знову заварюють.

Шлакові включення і оксиди послаблюють перетин шва. Вони утворюються при зварюванні довгою дугою і окислювальним полум'ям.

Поодинокі шлакові включення і пори зазвичай не знижують механічних властивостей з'єднання. Ланцюжки і особливо скупчення пір і шлакових включень призводять до концентрації напружень в даному місці і різкого зниження пластичності, в'язкості і міцності наплавленого металу. У зварних швах відповідальних конструкцій допускаються лише окремі пори і шлакові включення, а також невеликі скупчення пір в кількості 5 6 шт. на 1 см 2 перерізу шва, глибиною не більше 10-15% товщини металу.

Непровар кореня шва (рис. 196, д, е) виражається в несплавлення наплавленого і основного металу в корені шва. Непровар різко знижує міцність шва і з'єднання стає ненадійним. У місцях непровару концентруються напруги, які ще більше знижують опірність шва зовнішніх навантажень, особливо ударним.

Вплив непроварів в стикових швах, що піддаються дії статичних навантажень, починає позначатися при глибині їх, що становить 15% і більше від товщини основного металу, і одночасному впливі негативних температур. При непровар, що становить 25-30% товщини металу, пластичність металу зварного з'єднання знижується в 2-4 рази. Тому в стикових швах при дії статичних навантажень глибина непровару не повинна перевищувати 10-15% товщини зварюваного металу. При динамічних навантаженнях, а також у виробах відповідального призначення наявність непроварів неприпустимо.

Причинами непровару є: недостатній струм або мала потужність пальника; занадто швидке переміщення електрода і пальника; попадання в шов плівки окислів або шару шлаку; незадовільна зачистка кромок. Непровар з'являється, якщо прогрів металу в корені шва утруднений, внаслідок того, що кромки скошені під занадто малим кутом або велике притуплення крайок і відсутній зазор між ними. Якщо за технічними умовами даний виріб не повинно мати непровар, то місця швів, де є непровар, вирубують або видаляють поверхневим різанням, після чого шов в цьому місці заварюють знову.

Непровар кромки (рис. 196, ж, з) утворюється: при зварюванні струмом недостатньою величини або полум'ям малої потужності; при занадто швидкому переміщенні електрода або полум'я вздовж зварюється. У цих випадках наплавлений метал потрапляє на нерозплавлений поверхню основного металу; в результаті цього сила зчеплення між основним і наплавлений металом буде настільки незначна, що валик шва може відокремитися від кромки.

У зламі непровар завжди помітний, так як проходить темною смугою на кордоні між наплавленим і основним металом. Виявити непровар кромки можна просвічуванням шва рентгенівськими або гамма-променями. Дефектний ділянку шва видаляють вирубкою або поверхневим різанням і повторної заваркою.

Внутрішні тріщини виникають з тих же причин, що і зовнішні. Поздовжні внутрішні тріщини часто утворюються також в корені шва. Виявити внутрішні тріщини можна просвічуванням шва рентгенівськими або гамма-променями. Ділянки шва з тріщинами видаляють і заварюють.

При перегрів метал має грубозернисту будову. Чим більше зерна, тим менше поверхню їх зчеплення і нижче міцність і пластичність металу. Перегрітий метал погано чинить опір ударним навантаженням. Цей дефект можна виправити відповідної термічною обробкою.

Перевитрата характеризується наявністю в структурі металу шва окислених зерен, що володіють малим взаємним зчепленням.

Перепалена метал крихкий і не піддається виправленню. Перевитрата виникає при надлишку кисню в полум'ї.

Перепалені ділянки шва повністю видаляють поверхневим різанням і заварюють знову.